目前黑体空腔连续测温传感器在中间包钢水测温中得到了广泛的应用,但因其内管底端封闭严重影响该传感器的响应速度和测温稳定性,为解决这一问题,去掉内管的封闭底端并适当缩短长度,但外管在高温下会产生烟尘阻挡光路,严重影响测温准确性,因此采用强迫对流方式将烟尘排出。本文针对该问题进行复合腔体内的流场与温度场的研究,分析氮气流量、内管长度对测温准确性以及测温准确所需时间的影响。主要研究如下：(1)气体强迫对流下复合腔体温度场和流场模型的建立。本文首先分析了气体强迫对流条件下复合腔体内传热机理、烟尘相变以及烟尘的运动机制,确定了温场、流场、浓度场耦合条件下的腔体内部传热模型、湍流模型和多项流模型,基于有限体积法建立了传感器的三维非稳态温度场和流场的数学模型,并依据传感器实际使用情况设定合理的边界条件和材料物性参数。(2)模型的准确性的研究。与实验数据比较,仿真所得烟尘浓度降低至不影响测温准确性所需时间与实际时间偏差<15%；仿真所得测温值与实测值偏差<1.5℃,达到预定目标,证实了模型正确性。(3)基于该模型,本文对氮气流量、内管长度等对复合腔体内部流场、温度场和浓度场的影响进行了研究。结果表明：对于流场,随着氮气流量增大,其对内管出口下端的扰动距离越大,因而越容易将烟尘带出腔体。对于温度场,内管长度对测温准确性起主要作用,内管底端距离靶面越近,测温偏差越大；同时氮气流量越大测温偏差也越大,但当内管底端距离靶面大于170mm时,氮气流量作用可以忽略。对于浓度场,氮气流量增加有利于烟尘的排除,缩短测温准确所需时间,流量大于1.0m3/h时,表现已不明显；同时内管越长越有利于烟尘的排除,当其较短时,增大风量也无法在短时间内将烟尘排除,使测温值不准确。通过仿真研究所得到的结果可以用来指导复合黑体空腔传感器实际制造和使用。